Qumica: el estudio de los cambiosel estudio de los cambios

Captulo 1

Qumica: Ciencia que estudia la composicin, propiedades y transformaciones de la materia que constituye el universo

Clasificacin de la materia

Materia

Mezclas SustanciaspurasSeparacin pormtodos fsicos

Separacin por

mtodosqumicos

Mezclashomogneas

Mezclasheterogneas Compuestos Elementos

1. La materia es cualquier cosa que ocupa un espacio y que tiene masa.

2. Una sustancia es una forma de materia que tiene una composicin definida y propiedades caractersticas.

agua, amoniaco, sacarosa, oro, oxgeno.

Una mezcla es una combinacin de dos o ms sustancias en la cual las sustancias conservan sus propiedades caractersticas.

1. Mezcla homognea: la composicin de la mezcla es la misma en toda la disolucin.

Agua +sal, jugo, soldadura

2. Mezcla heterognea: la composicin no es uniforme en todas partes.

cemento, virutas de hierro en arena

Los medios fsicos puede usarse para separar una mezcla en sus componentes puros.

imndestilacin

Un elemento es una sustancia que no se puedeseparar en sustancias ms simples por medios qumicos.

Se han identificado 115 elementos 83 elementos se encuentran en forma natural en la Tierra la Tierra

oro, aluminio, plomo, oxgeno, carbono, 32 elementos se han obtenido por medios cientficos

tecnecio, americio, seaborgio

Un compuesto es una sustancia formada por tomos de dos o ms elementos unidos qumicamente en proporciones definidas.

Los compuestos slo pueden separarse en sus componentes puros (elementos) por medios qumicos.

Agua (H2O) Glucosa (C6H12O6)

Amoniaco (NH3)

Los tres estado de la materia

Slido Lquido Gas

ESTADOS DE LA MATERIA

SLIDO LQUIDO GASEOSO PLASMA

LQUIDO

GASENERGA

SUBLI

DEPOSI

VAPORIZACIN

CONDENSACIN

SLIDOS

LQUIDODEL

SIST

IMACIN

ICIN

FUSIN

CONGELACIN

Propiedades de la materia

Propiedad fsica . Se puede observar y medir sin alterar la composicin o identidad de la sustancia.

Ej. fusin de hielo

PROPIEDADES QUMICAS DE LA MATERIA

SE MODIFICA LA COMPOSICIN O IDENTIDAD DE LA SUSTANCIA.

PROPIEDADES MEDIBLES DE LA MATERIA

PROPIEDADES INTENSIVAS PROPIEDADES EXTENSIVAS

MASAVOLUMENTEMPERATURA

DENSIDAD

DEPENDE DE LA CANTIDAD DE MATERIA

NO DEPENDE DE LA CANTIDAD DE

MATERIA

Tabla 1.2 Unidades SI bsicasCantidad fundamental Nombre de la

unidadSmbolo

Longitud metro mMasa kilogramo kg

MEDICIONES EN QUMICA: Sistema Internacional de medidas (SI)

Masa kilogramo kgTiempo segundo sCorriente elctrica ampere ATemperatura kelvin KCantidad de sustancia mol molIntensidad luminosa candela cd

Prefijos utilizados con unidades SIPrefijo Smbolo SignificadoTera- T 1012Giga- G 109Mega- M 106Kilo- k 103Deci- d 10-1Centi- c 10-2Milli- m 10-3Micro- 10-6Nano- n 10-9Pico- p 10-12

UNIDADES SI

1. Longitud: SI : metro (m)

1 m = 100 cm 1 cm = 0,01 m ; 1 dm = 0,1 m

2. Masa: SI : kilgramo (kg)

1kg = 1000 g (se usa ms en qumica)

3. Tiempo: SI : segundo (s)se utilizan adems: minuto (min); hora (h)

4. Temperatura: SI : K (kelvin)

K = t C + 273,15 (C : se permite en SI)

K = 0C + 273.15273 K = 0 0C 373 K = 100 0C

Comparacin de las tres escalas de temperaturaPunto de ebullicindel agua

Temperaturacorporalnormal

Temperaturaambiente

0F = x 0C + 329532 0F = 0 0C

212 0F = 100 0C

Punto de congelacin

del agua

ambiente

1. Volumen : SI: metro cbico (m3)

1 cm3 = (10-2 m)3 = 1 x 10-6 m31 dm3 = (10-1 m)3 = 1 x 10-3 m3

UNIDADES SI DERIVADAS

1 dm3 = (10-1 m)3 = 1 x 10-3 m3

Se utiliza frecuentemente: Litro (L) (no es SI)1 L = 1000 mL = 1 dm3

1 L = 1000 cm3 => 1 mL = 1 cm3

2. Fuerza: SI: Newton (N)

Fuerza = masa x aceleracin

1 N = 1 kg x 2sm

3. Presin : SI: Pascal (Pa)1 Pa = fuerza / rea = 1

Se utiliza : atmsfera (atm) (no es SI)1 atm = 101 325 Pa = 101,325 kPa

2mN

4. Densidad : SI: kg/m3 (d = m/V)unidad muy grande para la mayora de las aplicaciones en Qumica.

d = g / cm3 = g / mL

Para gases: d = g/ L

INCERTIDUMBRE EN LAS MEDICIONES

nmeros exactos: son los que su valor se conoce

de manera exacta (por definicin o conteo de objetos) Ejemplos: en 1 Kg existen 1000 gEjemplos: en 1 Kg existen 1000 gen 1 docena existen 12 unidades, alumnos en una

sala,Constantes

Nmeros inexactos: son los que se obtienen al medir o calcular, y tienen un grado de incertidumbre o error.

- Los equipos para medir tienen

errores inherentes al equipo o errores inherentes al equipo o - se cometen errores humanos.

Exactitud: cun cercana est una medicin del valor real de la cantidad medida.Precisin: cunto concuerdan dos o ms mediciones de una misma cantidad.

exactitudy

precisinbuenas

exactitud deficientey buena precisin

exactitudy

precisindeficientes

Las cantidades medidas generalmente se informan de

cifras significativas: nmero de dgitos representativos de la cantidad

medida (incluso el incierto) o calculada.

1,4567 5 c.S.

Las cantidades medidas generalmente se informan de

tal manera que slo el ltimo dgito es incierto. Esta

ltima manera de representar es con cifras significativas.

Si se miden 8 mL de un liquido con materiales diferentes, tendrn diferentes errores en la medida, que se puede entregar como:

probeta graduada de 100 mL: 8 1 mL 8 mL

Cifras significativas

probeta graduada de 10,0 mL: 8,0 0,1 mL 8,0 mL

bureta de 25,00 mL: 8,00 0,01 mL 8,00 mL

Cifras significativasCualquier dgito que no es cero es significativo

1.234 kg 4 cifras significativas Los ceros entre los dgitos no cero son significativos

606 m 3 cifras significativas Los ceros a la izquierda del primer dgito no cero no son significativos significativos

0.08 L 1 figura significativa Si un nmero es mayor que 1, entonces todos los ceros a la derecha del punto decimal son significativos

2.0 mg 2 cifras significativas Si un nmero es menor que 1, entonces slo los ceros que estn al final y en medio del nmero son significativos

0.00420 g 3 cifras significativas

Cuntas cifras significativas estn en cada una de las medidas siguientes?

24 mL 2 cifras significativas

3001 g 4 cifras significativas

0.0320 m3 3 cifras significativas 0.0320 m3 3 cifras significativas

6.4 x 104 molculas 2 cifras significativas

560 kg 3 cifras significativas

Cifras significativasAdicin o sustraccinLa respuesta no puede tener ms dgitos a la derecha del punto decimal que cualquiera de los nmeros originales.

89.3321.1+

90.432 redondeo a 90.4una cifra significativa despus del punto decimal

90.432 redondeo a 90.4

3.70-2.91330.7867

dos cifra significativa despus del punto decimal

redondeo a 0.79

Cifras significativasMultiplicacin o divisinEl nmero de cifras significativas en el resultado est determinado por el nmero original que tiene el nmeroms pequeo de figuras significativas.

4.51 x 3.6666 = 16.536366 = 16.5

3 cifra sig redondeo a 3 cifra sig

6.8 112.04 = 0.0606926

2 cifra sig redondeo a 2 cifra sig

= 0.061

Cifras significativas

Nmeros exactosObtenidos por definicin o al contar varios objetos,pueden considerarse formados por un nmero infinitode cifras significativas.

El promedio de tres longitudes medidas; 6.64, 6.68 y 6.70?

6.64 + 6.68 + 6.703 = 6.67333 = 6.67

Porque 3 es un nmero exacto

= 7

Notacin cientficaEl nmero de tomos en 12 g de carbono:

602,200,000,000,000,000,000,000

6.022 x 1023

La masa de un solo tomo de carbono en gramos:0.00000000000000000000000199

1.99 x 10-23

N x 10nN es un nmeroentre 1 y 10

n es un entero positivo o negativo

Notacin cientfica568.762

n > 0568.762 = 5.68762 x 102

mover decimal a la izquierda 0.00000772

n < 00.00000772 = 7.72 x 10-6

mover decimal a la derecha

Adicin o sustraccinAdicin o sustraccin1. Escribir cada cantidad

con el mismo exponente n2. Combinar N1 y N23. El exponente, n,

permanece igual

4.31 x 104 + 3.9 x 103 =4.31 x 104 + 0.39 x 104 =

4.70 x 104

Notacin cientfica

Multiplicacin1. Multiplicar N1 y N22. Sumar exponentes n1 y n2

(4.0 x 10-5) x (7.0 x 103) =(4.0 x 7.0) x (10-5+3) =

28 x 10-2 =2.8 x 10-1

Divisin1. Dividir N1 y N22. Restar exponentes n1 y n2

8.5 x 104 5.0 x 109 =(8.5 5.0) x 104-9 =

1.7 x 10-5

Densidad: la unidad derivada del SI para la densidades el kg/m3

1 g/cm3 = 1 g/mL = 1000 kg/m3

densidad = masavolumen d =mV

Un pedazo de metal de platino con una densidad Un pedazo de metal de platino con una densidad de 21.5 g/cm3 tiene un volumen de 4.49 cm3. Cul es su masa?

d = mVm = d x V = 21.5 g/cm3 x 4.49 cm3 = 96.5 g

El mtodo del factor unitario para la resolucin de problemas

1. Determine qu factor(es) unitario de conversin se necesita.

2. Lleve las unidades a travs del clculo 3. Si todas las unidades se cancelan excepto para la

unidad(es) deseada, entonces el problema se resolvi correctamente. correctamente.

1 L = 1000 mLCuntos mL estn en 1.63 L?

1L1000 mL1.63 L x = 1630 mL

1L1000 mL

1.63 L x = 0.001630 L2

mL

La velocidad del sonido en el aire es aproximadamente 343 m/s. Cul es esta velocidad en millas por hora?

1 mi = 1609 m 1 min = 60 s 1 hora = 60 min

metros a millas segundos a horas

343 ms x1 mi

1609 m60 s

1 minx

60 min1 hora

x = 767 mihora